Коррозионностойкие сплавы цветных металлов
Различают две группы коррозионностойких цветных металлов:
- непассивирующиеся металлы с высоким электродным потенциалом (Аu, Pt, Ag, Сu и сплавы на их основе);
- пассивирующиеся металлы, образующие на поверхности плотные защитные пленки оксидов (Ti, A1, Сr).
Золото, платина, серебро коррозионностойки практически в любых средах, кроме некоторых концентрированных кислот. Медь сохраняет коррозионную стойкость во влажной атмосфере, морской воде и многих органических кислотах. Для подавления склонности латуней к коррозионному растрескиванию во влажной атмосфере проводят отжиг для снятия внутренних напряжений.
Пассивирующиеся металлы характеризуются высокой коррозионной стойкостью в сухой и влажной воздушных средах, в органических и неорганических кислотах.
Титан по сопротивлению коррозии уступает только золоту и платине. Высокая коррозионная стойкость титана объясняется образованием на поверхности стойкой пассивирующей пленки оксида TiO2. Он сохраняет коррозионную стойкость даже при нагреве во влажной атмосфере. Титановые сплавы обладают высокой стойкостью против кавитационной коррозии в морской воде.
Алюминий и алюминиевые сплавы образуют на поверхности защитную оксидную пленку А12О3, что обеспечивает их коррозионную стойкость во влажной атмосфере и в кислотной среде. Пленка устойчива в нейтральных средах, но легко растворяется в щелочах. Поэтому в щелочных средах алюминий и его сплавы легко разрушаются. В морской воде алюминиевые сплавы подвержены коррозионному растрескиванию.
Такие легирующие элементы, как медь и железо, имеющие более высокий электродный потенциал, ухудшают коррозионную стойкость алюминиевых сплавов. Дуралюмины, легированные медью, по коррозионной стойкости существенно уступают чистому алюминию. Легирование электроотрицательными элементами кремнием и магнием не ухудшает пассивность, а марганец оказывает даже положительное влияние за счет образования соединения (MnFe)А16, что позволяет удалить железо из твердого раствора и устранить его отрицательное воздействие на коррозионную стойкость. Благодаря этому сплавы типа АМц сопротивляются коррозия даже лучше, чем технический алюминий.
Для защиты алюминиевых сплавов от коррозии применяют плакирование чистым алюминием и используют методы, основанные на искусственном утолщении защитной оксидной пленки путем анодной обработки и химического оксидирования.
Жаростойкие стали
Жаростойкие стали сопротивляются газовой коррозии при высоких температурах длительное время. Для этой цели сталь легируют хромом, алюминием, кремнием, которые образуют на поверхности изделия плотные окислы Cr2O3, Al2O3. Все нержавеющие стали и некоторые жаропрочные являются жаростойкими.
Контрольные вопросы
1. Перечислите основные коррозионностойкие и жаростойкие материалы, применяемые в сельскохозяйственном машиностроении.
2. Что такое пассивность материала?
3. Какие легирующие элементы повышают коррозионную стойкость сталей?
4. Как влияет увеличение содержания в стали хрома на повышение ее коррозионной стойкости?
5. Назовите основные марки коррозионностойких сталей.
6. Какой термической обработке подвергаются хромистые и хромоникелевые коррозионностойкие стали?
7. Назовите непассивирующиеся цветные коррозионностойкие металлы и сплавы.
8. Назовите пассивирующиеся цветные коррозионностойкие металлы и сплавы.
9. Какими методами защищают алюминиевые сплавы от коррозии?
10. Что такое плакирование?
11. Какие стали и сплавы называют жаростойкими?
12. Какие легирующие элементы добавляют в стали и сплавы для повышения их коррозионной устойчивости?
Таблица 4.
Состав коррозионностойких сталей, %
| Сталь | C | Mn | Cr | Ni | Ti (Nb) | Mo | Другие | |||
| 08Х13 | < 0,08 | 0,60…0,80 | 12…14 | − | − | − | − | |||
| 12Х13 | 0,09…0,15 | 0,60…0,80 | 12…14 | − | − | − | − | |||
| 20Х13 | 0,16…0,25 | 0,60…0,80 | 12…14 | − | − | − | − | |||
| 30Х13 | 0,26…0,35 | 0,60…0,80 | 12…14 | − | − | − | − | |||
| 40Х13 | 0,36…0,45 | 0,60…0,80 | 12…14 | − | − | − | − | |||
| 12Х17 | ≤ 0,12 | 0,60…0,80 | 16…18 | − | − | − | − | |||
| 08Х17Т | ≤ 0,08 | 0,60…0,80 | 16…18 | − | < 0,90 | − | − | |||
| 15Х25Т | ≤ 0,15 | 0,60…0,80 | 24…27 | − | < 0,90 | − | − | |||
| 15Х28Т | ≤ 0,15 | 0,60…0,80 | 27…30 | − | < 0,90 | − | − | |||
| 12Х18Н8 | 0,12 | 1,00…2,00 | 17…19 | 8…10 | − | − | − | |||
| 17Х18Н9 | 0,13…0,21 | 1,00…2,00 | 17…19 | 8…10 | − | − | − | |||
| 12Х18Н9Т | 0,12 | 1,00…2,00 | 17…19 | 8…9,5 | < 0,8 | − | − | |||
| 04Х18Н10 | 0,04 | 1,00…2,00 | 17…19 | 9…11 | − | − | − | |||
| 08Х18Н10 | 0,08 | 1,00…2,00 | 17…19 | 9…11 | − | − | − | |||
| 12Х18Н10Т | 0,12 | 1,00…2,00 | 17…19 | 9…11 | < 0,8 | − | − | |||
| 10Х14Г14НТ | 0,10 | 13…15 | 13…15 | 2,8…4,5 | < 0,6 | − | − | |||
| 12Х17Г9АН4 | 0,12 | 8…10,5 | 16…18 | 3,5…4,5 | − | − | 0,15…0,25 N | |||
| 15Х17АГ14 | 0,15 | 13,5…15,5 | 16…18 | 0,6 | − | − | 0,25…0,37 N | |||
| 08Х15Н8Ю | 0,08 | 0,8 | 14…16 | 8,0…10,0 | − | − | 0,7…1,3 Al | |||
| 09Х17Н7Ю | 0,8 | 16…17,5 | 7,0…8,0 | − | − | 0,5…0,8 Al | - | |||
| 10Х17Н13М2Т | 1,0…2,0 | 16…18 | 12…14 | < 0,8 | 2,0…3,0 | − | - | |||
П р и м е ч а н и е: во всех сталях S < 0,025 % и P < 0,030 %.
Таблица 5.
Режимы термической обработки и механические свойства хромистых коррозионностойких сталей
| Сталь | Термическая обработка | HRC | σв | σ0,2 | δ | ψ | ||
| закалка | отпуск | отжиг | МПа | % | ||||
| Стали мартенситного класса | ||||||||
| 40Х13 | 1000…1050, м. | 200…300, в. | − | − | − | − | ||
| 30Х13 | 950…1020, м. | 200…300, в. | − | − | − | − | ||
| 20Х13 | 1000…1050, в. | 600…770, м. | − | − | ||||
| Стали мартенситно-ферритного класса | ||||||||
| 12Х13 | 1000…1050, м. | 700…790, м. | 850…900, п. | − | ||||
| Стали ферритного класса | ||||||||
| 08Х13 | 1000…1050, м. | 700…800, м. | − | − | ||||
| 12Х17 | 1000…1050, м. | 700…800, м. | 760…780, в. | − | ||||
| 08Х17Т | 1000…1050, м. | 700…800, м. | 760…780, в. | − | ||||
| 15Х25Т | 1000…1050, м. | 700…800, м. | 680…770, в. | − | ||||
| 15Х28Т | 1000…1050, м. | 700…800, м. | 680…770, в. | − |
П р и м е ч а н и е: м. - масло, в. - воздух, п. - печь.
Таблица 6.
Механические свойства коррозионностойких аустенитных сталей в закаленном состоянии
| Сталь | σв, МПа | σ0,2, МПа | δ, % | ψ, % | Сталь | σв, МПа | σ0,2, МПа | δ, % | ψ, % |
| 04Х18Н10 | 10Х14Г14Н3Т | ||||||||
| 08Х18Н10 | 12Х17Г9АН4 | ||||||||
| 12Х18Н10 | 15Х17АГ14 | ||||||||
| 17Х18Н9 |
Таблица 7
Режимы термической обработки и механические свойства коррозионностойких сталей
аустенито-мартенситного класса
| Сталь | Режим термической обработки, °С | σв, МПа | σ0,2, МПа | δ, % | ψ, % | ||
| закалка | обработка холодом | отпуск - старение | |||||
| 08Х15Н8Ю | -70 | ||||||
| 08Х15Н8Ю | -70 | ||||||
| 08Х15Н8Ю | - | - | |||||
| 09Х17Н7Ю | - | 750 + 550 |
Лабораторная работа № 1